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電子產品設計開發關于PCB電路板基材的選擇

日(ri)期:2019-05-26 / 人氣(qi): / 來源:scqhky.com

電子產品設(she)計(ji)開發關于PCB電路(lu)板基(ji)材的(de)選(xuan)擇

電(dian)路(lu)(lu)板(ban)是(shi)電(dian)子(zi)產品的(de)(de)(de)核心部(bu)件,PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)類型與(yu)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)選取通常(chang)應根(gen)據所設計(ji)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)產品電(dian)路(lu)(lu)原(yuan)理圖和所用元(yuan)器件的(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)、體積、數量(liang)、相(xiang)互(hu)間的(de)(de)(de)影響以(yi)及經濟因素來確定(ding)。PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)要(yao)適中,尺(chi)寸(cun)過大(da)(da)時(shi),印制線條(tiao)(tiao)長,阻抗增加,不僅抗噪(zao)聲能力下降,體積也(ye)大(da)(da),且耐振(zhen)動、沖(chong)擊能力低,成本(ben)也(ye)高,不利于實現設備的(de)(de)(de)短、小、輕、薄;尺(chi)寸(cun)過小,組裝密(mi)度過高,則散熱不好,同時(shi)易(yi)受(shou)鄰近線條(tiao)(tiao)干擾,所以(yi)在電(dian)子(zi)產品設計(ji)中選擇PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)(de)(de)類型和尺(chi)寸(cun)時(shi)要(yao)綜合考慮。

印(yin)制電路板(ban)用的制造(zao)材料(liao)(liao),已由(you)抗熱沖擊性(xing)差、加工性(xing)能(neng)不(bu)好、價格高的環氧玻(bo)璃布敷銅板(ban),轉向玻(bo)璃聚酰(xian)亞胺及介電常(chang)數(shu)為(wei) 2.3~3.5、耐熱性(xing)能(neng)特(te)殊的凱普(pu)勒材料(liao)(liao)(一(yi)種(zhong)工程塑料(liao)(liao))。目前(qian),10 層以上的PCB電路板(ban)都采用玻(bo)璃聚酰(xian)亞胺材料(liao)(liao)。 

一般來(lai)說,印制電(dian)路(lu)(lu)板(ban)基(ji)材(cai)種類(lei)繁(fan)多,基(ji)材(cai)的(de)選(xuan)取主要(yao)取決于(yu)電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)使(shi)用要(yao)求。選(xuan)用印制電(dian)路(lu)(lu)板(ban)基(ji)材(cai)亦受到電(dian)路(lu)(lu)板(ban)組裝條件、安(an)裝元(yuan)(yuan)器件的(de)封裝形式(shi)、元(yuan)(yuan)器件的(de)尺寸大(da)小、元(yuan)(yuan)器件引(yin)腳(jiao)數(shu)及(ji)引(yin)腳(jiao)間距等因素的(de)影響。

PCB線路板常用基材及其主要特點
材料類型 主要特點
環氧-玻璃纖維材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,可加工性好,介電性能好,可返工性好。X、Y、Z軸三個方向熱膨脹系數較大,導熱性能較差。
聚酰亞胺-玻璃纖維材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,可加工性能好,介電性能好,可返工性好。X、Y 軸方向熱膨脹系數較小,Z 軸方向熱膨脹系數較大,導熱性能差,有吸水性。
環氧-芳族聚酰胺纖維材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,介電性能好,可返工性好。X、Y軸方向熱膨脹系數較小,導熱性差,樹脂有微裂紋,Z軸方向熱膨脹系數較大,導熱性能差,有吸水性。
聚酰亞胺-芳族聚酰胺纖維材料 同上
陶瓷材料 導熱性好,熱膨脹系數小,可采用傳統的厚膜或薄膜工藝,可集成電阻。基板尺寸較小,較難加工,成本較高,易碎,介電常數大。
聚酰亞胺-石英材料 基板尺寸可選擇范圍寬,重量輕,介電性能好,可返工性好。X、Y 軸方向熱膨脹系數較小,導熱性差,Z軸方向熱膨脹系數較大,不易鉆孔,價格高,樹脂含量低。
玻璃纖維-芳族復合纖維材料 無表面裂紋,Z軸方向熱膨脹系數較小,重量輕,介電性能好,可返工性好,導熱性差,X、Y軸方向熱膨脹系數較大,有吸水性,保留處理溶液。
玻璃纖維-聚四氟乙烯層壓材料 介電性能好,可允許工作溫度高,低溫下的穩定性能較差,X、Y 軸方向熱膨脹系數較大。
撓性介電材料 重量輕,熱膨脹系數小,結構上有柔性。尺寸大小受限。

應(ying)用(yong)(yong)于(yu)高壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)的(de)(de)要(yao)(yao)選(xuan)擇(ze)高壓(ya)(ya)絕緣性(xing)能良(liang)好的(de)(de)印(yin)(yin)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)基板(ban);應(ying)用(yong)(yong)于(yu)高頻電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)的(de)(de)要(yao)(yao)選(xuan)擇(ze)高頻損耗小(xiao)的(de)(de)印(yin)(yin)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)基板(ban);應(ying)用(yong)(yong)于(yu)工業環境(jing)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)要(yao)(yao)選(xuan)擇(ze)性(xing)能穩定,參數分散(san)性(xing)小(xiao)的(de)(de)印(yin)(yin)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)基板(ban);應(ying)用(yong)(yong)于(yu)潮濕環境(jing)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)要(yao)(yao)選(xuan)擇(ze)耐濕性(xing)能良(liang)好,漏電(dian)(dian)(dian)(dian)小(xiao)的(de)(de)印(yin)(yin)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)基板(ban);應(ying)用(yong)(yong)于(yu)低頻、低壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)及民用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)的(de)(de)要(yao)(yao)選(xuan)擇(ze)經(jing)濟性(xing)好的(de)(de)印(yin)(yin)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)基板(ban)。 

PCB電路板基板材料的物理特性
特性 X、Y熱膨脹系數E/10-4·℃-1 導熱率λ/W·m-1·℃-1 X、Y擴張模量E/10-6N·cm-2 介電常數ε(1MHz) 體電阻率ρ/Ω·cm-3 表面電阻率ρ/Ω·cm-2
環氧-玻璃纖維材料 13~18 0.16 1.7 4.8 1012 1013
聚酰亞胺-玻璃纖維材料 6·8 0.35 1.9 4.4 1014 1015
環氧-芳族聚 酰胺纖維 材料 - 0.12 3.0 4.1 1016 1016
聚酰亞胺-芳族聚酰胺纖維材料 3·7 0.15 2.7 3.6 1012 1012
聚酰亞胺-石英材料 6·8 0.30 - 4.0 109 108
玻璃纖維-聚四氟乙烯層壓材料 20 0.26 0.1 2.3 1010 1011
陶瓷材料(Al2O3) 5·7 44.0 5.5 1014 - -

為了增強PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)能力(li),應(ying)采用導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban),目前常用的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)有(you)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)條(tiao)(tiao)式(shi)(shi)、導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)板(ban)式(shi)(shi)(又(you)稱冷板(ban)式(shi)(shi))和金屬夾芯PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban),其(qi)中,導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)條(tiao)(tiao)(板(ban))可以(yi)是實心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)也可以(yi)是空心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de),空心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)更(geng)好。印制電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)散(san)熱(re)(re)(re)(re)能力(li)與許多因素有(you)關,如PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)材料、導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)條(tiao)(tiao)(板(ban))的(de)(de)(de)(de)(de)材料、PCB電(dian)路(lu)(lu)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸以(yi)及(ji)電(dian)子(zi)元器件的(de)(de)(de)(de)(de)安裝方式(shi)(shi)和組裝密度等。

電子產品設計電路板選擇的參考因素
材料性質 熱膨脹系數 熱傳導性 擴張模量 介電常數 體電阻率 表面電阻率
溫度與功率循環 * * *      
振動     *      
機械沖擊     *      
溫度與濕度 *     * * *
功率密度   *        
芯片載體尺寸 *   *      
電路密度       * * *
電路速度       * * *

【格亞信電子】是專業從事電子產品設計、電子方案開發、電子產品PCBA加工的深(shen)圳電子(zi)方案公司,主要設計電子(zi)產(chan)品(pin)包括工(gong)控、汽(qi)車(che)、電源、通信、安防、醫療電子(zi)產(chan)品(pin)開發。

公司核心(xin)業務是(shi)提(ti)供以工控電(dian)子、汽車(che)電(dian)子、醫療(liao)電(dian)子、安防電(dian)子、消費電(dian)子、通訊電(dian)子、電(dian)源電(dian)子等多領域的電(dian)子產(chan)品設計、方案開發及(ji)加(jia)工生產(chan)的一站式PCBA服務,為滿(man)足不同客戶需求(qiu)可提(ti)供中小批量PCBA加(jia)工。

公司產品涵(han)蓋工(gong)(gong)業生產設備控制(zhi)設備電子開發、汽車(che)MCU電子控制(zhi)系統方(fang)案設計(ji)、伺服控制(zhi)板PCBA加工(gong)(gong)、數控機床主板PCBA加工(gong)(gong),智能(neng)家居電子研發、3D打印機控制(zhi)板PCBA加工(gong)(gong)等領域。業務流程(cheng)包括電子方(fang)案開發設計(ji)、PCB生產、元器件采(cai)購、SMT貼片加工(gong)(gong)、樣機制(zhi)作(zuo)調試、PCBA中小(xiao)批量加工(gong)(gong)生產、后期質保維護一(yi)站式PCBA加工(gong)(gong)服務。

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作者:電子產品設計


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